《熱帶雲的非絕熱加熱結構及其對熱帶大氣環流的影響》是依託南京大學，由袁健擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：熱帶雲的非絕熱加熱結構及其對熱帶大氣環流的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：袁健
- 依託單位：南京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
熱帶雲系統形成過程中的潛熱釋放和雲對輻射傳輸的影響是決定大氣非絕熱加熱垂直分布重要因子，進而顯著影響大氣環流。本項目利用獨特的方法結合2006-2011年多平台衛星觀測（紅外,微波,雲雷達,雷射雷達）客觀地識別中尺度對流系統（MCSs）和其他深對流系統、與MCSs無關的高空冰雲、大面積的層雲和層積雲及積雲，濃積雲與小的積雨雲等獨立的小的對流系統。結合新穎的CloudSat雲雷達與CALIPSO雷射雷達對雲的垂直結構的觀測與Fu-liou輻射傳輸模式計算雲的日平均輻射加熱廓線。進而通過合成分析的方法從統計上量化各種雲系統的輻射加熱廓線。結合輻射加熱和對潛熱的估算一起與簡單的環流模式揭示大氣環流對不同雲系統非絕熱加熱貢獻的回響。本項目目標是進一步認識不同雲系統的熱帶3維輻射加熱和潛熱結構及其對環流的影響，從而為在更複雜先進的天氣、氣候模式中更真實的模擬熱帶雲的影響打下基礎。
結題摘要
雲是影響熱帶大氣非絕熱加熱結構及大氣上界輻射能量平衡的重要因子， 進一步理解影響其特徵的現象、過程和機理對量化其對輻射及環流的影響有重要意義。由於雲的特徵依賴於影響其發展的物理過程，合理的在模式里模擬雲不僅僅需要在統計上知道雲的時空特徵，而要更好的理解產生不同雲的過程和機理。因此基於雲系統的研究相對於目前在氣候研究中被廣泛採用的空間格點數據統計更有利於對過程的理解。本研究主要利用2006-2011年的A-Train MODIS、AMSR-E、CloudSat和CALIPSO的觀測客觀地識別深對流系統，並考察深對流系統在熱帶重要的天氣氣候現象中的行為與變化特徵及其闡釋相關機理。並結合其他雲系統資料進一步量化不同雲系統對氣候尺度大氣輻射及環流的影響. 本項目考察了深對流系統在熱帶重要的低頻振動MJO過程中的行為與變化特徵及其相關機理。發現總體上聚集型系統內部特徵和降雨類型更多由層雲降雨主導，但是在MJO深對流激發之後深對流系統巨觀變化與其內部特徵變化反向（即巨觀上由聚集型向離散型過渡的同時其內部結構體現更多層雲降雨特徵）。並發現聚集型系統的發生和對流層中層水汽高值密切相關。大的離散型深對流系統雖然與聚集型系統有相似的內部特徵，但是自由對流層水汽、周邊淺對流及中等程度對流發生頻次都與聚集型系統更為密切相關。上這些發現表明傳統上對有組織深對流系統形成的機理的認知並不足以解釋聚集型系統形成的原因，聚集型系統相對於大的離散型系統可能表征了更高層面的深對流系統自聚集現象。本項目研究並發現聚集型系統與水汽的相關並不局限於MJO，而可能是與對流本身過程相關。另發現聚集性可能是影響深對流生成砧狀雲效率的最重要的因素。 本項目研究發現日變化對雲輻射加熱廓線的影響與MJO等大尺度對流相位和尺度顯著相關，並發現深對流系統潛熱結構事實上與深對流系統類型和尺度相關。這些發現進一步表明雲的非絕熱加熱與影響不同系統生消的物理因素相關，僅僅根據格點數據做統計無法正確估算雲的非絕熱加熱。本項目研究建立了依據系統類型重構熱帶不同雲系統非絕熱加熱的方法，為考察大氣環流對不同雲系統加熱分量的回響打下基礎。
